变电站电缆的接地和抗干扰性探究

变电站电缆的接地和抗干扰性探究

张晓岚

张晓岚

保定赢泰电力工程有限公司

摘要：本文主要是来介绍我国变电站电缆的屏蔽性特征，文章分析了单芯和三芯电缆的接地方式，也分析了电缆的抗干扰性，对于目前我国变电站的电缆屏蔽性问题以及要注意的方面进行了一定程度的探究，主要目的是为了增强电缆的抗干扰性特征，同时分析电缆接地对于接地电位的影响。

关键词：电力系统变电站电缆接地抗干扰性

前言：随着科学技术的不断发展，变电站自动化系统与继电保护设备被广泛应用，随着变电站自动化系统的更新，继电保护设备也随之不断更新，但是干扰问题是造成继电保护装置不正确动作和监控系统不正常工作的主要原因之一，采取有利措施解决保护和自动化设备的抗干扰问题越来越迫切。

1主要干扰源分析

1.1交变磁场干扰

一般而言，在变电站的电气设备（如变电器、发电机等）以及发电厂的周围都会存在一些很强的交变磁场，这些磁场往往会产生强烈的干扰。这种干扰主要影响的是其中的二次设备，比如线路、网络等，通过电磁感应引发相应的电磁干扰。这种干扰是变电站与发电厂中最主要的一种干扰。

1.2对地电位差干扰

电力网络中，由于输电线电气设备在对地的绝缘性不佳或者输电的导线对地的容性电流不良，都会产生不同程度的对地漏电流；此外，采用大地作为电气设备的接地线，往往会产生高强度的地电流。地电流由于自身的原因，流过大地的时候会产生一定电压差，从而在变电站或发电厂的地面产生电位差，在屏蔽层与电缆两端的接地芯中产生了电流，从而形成了对地电位差干扰。假如二次设备选择了不恰当的接地点，漏电流便会在各个接地点之间产生电压差，从而导致二次设备出现影响因素不定的故障。

1.3自然干扰

顾名思义，自然干扰主要是由于大自然现象所导致的干扰或者来自宇宙空间中的电磁波辐射所引发的干扰，比如说大气低层的电场变化、电离层的变化、雷电等，一般都会引发严重的干扰，尤其是雷电的干扰最严重。

2电力电缆的接地方式

2.1单芯电缆的接地方式的分析

单芯电缆一般适用于电缆单位电量大或者电压超过35kV时的情况，这跟单芯电缆的构造其实有很大的关系。单芯电缆在进行电力的输送时，主要是通过它自身的金属层以及铠装层来对电力进行感应。单芯电缆的采用实际上是为了节省电能，减少能源浪费和抑制电力隐患。我们知道如果电缆的两端同时接地，电缆的铠装层和屏蔽层就会因此而出现电力回路现象。电力回路一旦形成，就会产生感应的电流，而且我们不可以忽视这个电流。根据研究发现，这个电力回路所形成的电流量可以达到线芯电流的一半以上甚至更多，电流量一旦增加，自然而然就会产生热量，并且两者之间是正比的关系，发热也是需要电能的，所以会耗费大量的电力资源，同时热量还会击穿电缆薄弱的绝缘的地方。这就会产生安全隐患。

为了尽量避免这种情况的产生，通常采用的办法是电缆一端接地，假如线路较长，可以根据情况的特点，采用交叉或者是中间分点互联的方式连接整个线路。一端接地的电缆并非是完美的办法，因为电缆金属层以及铠装层接地会产生其他的问题:一旦出现例如雷击等特殊情况时，会产生高电流产生的强电压，电缆的金属层和铠装层包裹的未接地端这时就要承担巨大的电流电压的冲击;一旦系统发生短路，那么之前强大的电流由于不能很好地经过电缆的传输，造成较高的工频，电缆的绝缘保护层会因此承受不住高电压的冲击出现爆裂的现象，这也会造成电力安全的隐患。在进行电缆的一端接地时，我们必须要采取相关措施来限制经过电缆的电压，并且尽量要根据电路的实际来合理安排电缆的连接和接地，最常见的例如增强电缆保护层保护器，防止绝缘层的破裂。

2.2三芯电力电缆的接地

三芯电力电缆的使用是针对35kV以下的工程，相对于单芯电缆，三芯电缆的要求要低一些。根据我国电力装置安装的规范，三芯电缆的接地两端必须要连接好，包裹接头的金属层和铠装层必须要互相连接，不允许出现中断，而且连接处一定要绝缘。在电力电缆的终端，我们要注意在每根电缆的金属屏蔽层和铠装层都要用焊锡的接地线分别加以导出，以便实现接地线的良好接地。三芯电缆的接头一般是要注意接头两侧的连接，为了避免电缆工作的不正常，主要是由于连接不当产生的电热产生的危险。还有当出现三相电流出现不平衡的时候，三芯电缆很可能会因为感应电流产生强烈的放电现象，严重时就会造成电缆表层的烧毁现象，所以电缆的铠装层一定要保持连接良好。

3控制、保护电缆的抗干扰措施

3.1多芯电缆不能由多根少芯电缆代替

变电站的工程实施过程中，经常会遇到设计和其他方面的原因，出现芯线不合施工要求的情况。这个时候，我们一定要谨慎选择材料的使用，不能随意以小代大，因为不同线芯的电缆电阻和电容量都是有所差别的，不同电芯的电缆不能用电缆的根数多少去代替，电缆之间经常会产生间隙之间的高压电力磁场的磁通，会引起很大的差模干扰，对变电站的运行会造成很大的影响。

3.2在进行电缆的敷设时尽量与高压母线垂直

保持电缆与高压母线的垂直铺设能使两方面的磁场在很大程度上实现契合，相反，若使电缆与高压母线保持平衡的话，双方的磁场就会出现相互排斥的现象，从而造成大规模的共模干扰。只有通过垂直电缆的铺设，才能尽可能减少磁场的耦合现象。垂直的要求很难达到的时候，我们要尽可能增加电缆的间距。

3.3备用电芯的两端不应同时接地

我们保证备用电芯的两端不接地主要是为了产生一定的屏蔽效果，电位差产生在系统故障或者操作故障之后，电网之间的电位差会让线芯承担高频电流，这很可能对其他的电缆造成干扰，干扰的形式一般是通过共模或者差模出现，这种屏蔽方法自然不适应工作的要求，差量等级的强弱电流共同使用同一根电缆，也会因为电流量的不同造成弱电回路感应出现干扰。

3.4采用正确的电缆屏蔽层接地

正确的接地方法是实现屏蔽电缆屏蔽功能的前提，我们判断屏蔽效果的好坏主要是判断屏蔽电流的分布，屏蔽电流假如是呈均匀分布的话就能发挥最好的屏蔽效果，理想中的分布是360度的分布。实际的操作很难达到这个要求。如果将屏蔽层扭在一起，就能组成一个出现端接，干扰将经磁路从屏蔽层耦合到线芯上。较好的方法是用一个引出线将屏蔽线进行连接，最好是与之呈90度，而且引出线应该越短越好，越宽越好，当屏蔽的导线离开屏蔽后，尽可能使之靠近开关屏，以取得一个良好的屏蔽效应。

结语：

电缆的安全运行是电站和电力系统正常工作的重要保障，为了保护电站电缆的安全运行，电缆的接地保护是必不可免的。电力电缆的保护工作是维护电缆正常运行的必要保障，也是保护电站正常运行的重要途径。

参考文献：

[1]刘建鹏.屏蔽电缆的屏蔽效能及其测量[J].安全与电磁兼容，2001(3).

[2]黄家平，王明皓，臧家左.屏蔽双绞线的干扰耦合特性研究[J].电子测量技术，2009(11).

[3]王永利，张洁.电缆屏蔽金属网屏蔽效能的工程计算[J].电子测量与仪器学报，2008(S2).

[4]付大庆.变电站继电保护抗干扰措施研究[J]黑龙江科技信息2001（2）：55

[5]张敏.变电站二次回路电缆的优化敷设及干扰措施的分析[J].广东科技，2011(24)：154-155.